砥粒加工学会誌609ᑋᆰೞƷႆᢋƱƦƷನᡯ஬૰Ʒ‫٭‬ᢟᲢᇹᲰ‫ׅ‬ᲣᲽᲧ᲻᳍᳎ᲿᲽ ɶຓᨙӴᲩɶᓛǨȳǸȋǢȪȳǰ ˙Ҿங࠴঺
５．３ MRJ の CFRPして，そこで停滞しているように見えますが，21 世紀に国産初となるジェット旅客機として平成 27(2015)年 11なって飛行機の巡航速度はどのように変化していくので月 11 日に初飛行を成功した三菱航空機が開発している

しょうか．1990 年頃に米国，ヨーロッパを中心に超音速MRJ は，図 16 に示すように構造材料の内，9%が CFRP

旅客機コンコルドの後継機としてマッハ 2 を超える超音で占められています．これらの CFRP の内，従来のプリプ速で飛行する次世代 SST（Super Sonic Transport）が精レグを使用した部材は主翼の後縁に装着されているフラ力的に検討されましたが，その後，開発機運はしぼんだップ，エルロンのような動翼（舵面）と，尾翼の後方に装ままです．2000 年頃にはボーイング社が遷音速域を飛着されている方向舵，および昇降舵です．さらに，エン行するソニッククルーザを提案しましたが，現実にはジンの外側を包むカウリングもプリプレグの CFRP で製B787 型機が開発され，うやむやになっています．21 世

造されています．一方，尾翼の前方にある，固定の垂直紀になって旅客機の巡航速度が現在の亜音速域を超安定板，および左右にある水平安定板については世界えるようになると，間違いなく現在の CFRP よりも耐熱性トップの炭素繊維メーカである東レが VaRTM 法によっに優れた CFRP が求められるので，それに対応した材て製造し，MRJ のコスト・ダウンに寄与しています．

料開発が必要になるでしょう．
次世代SSTソニッククルーザ�����

図 17 民間旅客機の巡航速度 3) 19) 20)

６．２ 民間旅客機の航続距離
�����

図 16 MRJ の VaRTM 法による製造部材 17)18)

現在の旅客機の航続距離は，例えば日本からヨーロッパや米国東海岸に直通便が飛ぶようになっています
が，しかし，未だ直通便が飛んでいない航路があります．

６． まとめ日本の裏側にあるブラジルには直行便はありません．東６．１ 民間旅客機の巡航速度

京からリオデジャネイロまでの直線距離は 18,600km（約20 世紀の初めにライト兄弟が人類として初めて飛行し10,040nm）ですが，実際には ETOPS (Extended-rangeてから，わずか 100 年余の間に飛行機は飛躍的に発達してきました．図 17 に旅客機の巡航速度を時系列的に示します．20 世紀中に 3 度のスピード革命があったとされていますが，それらの時々にアルミニウム合金を中心に金属材料が構造材料として大きく寄与してきました．
20 世紀の旅客機の巡航速度は亜音速域の上限まで達Twin-engine Operational Performance Standards)の制約や，目的地の悪天候による着陸地の変更などの不測の事態などを想定すると，さらに 1,000km(約 540nm)程度の航続距離の余裕が必要と考えられます．ETOPS とは双発エンジンの機体が飛行中，1 基のエンジンが停止し，残りの 1 基のエンジンのみで緊急着陸する飛行場まで飛ぶことができる時間を規定することです．この時間がJournal of the Japan Society for Abrasive Technology Vol.60 No.11 2016 NOV. 509-610

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短いほど着陸可能な飛行場をつなぐように飛行しなければならず，その結果，回り道が長くなり，不経済になります．以前は 60 分以内に飛行場に着陸できるように航路を設定しなければならず，燃費の良い双発機も，回り道航路のために余計な燃料を消費し，双発機の燃費の良さという長所を十分に発揮できませんでした．しかし，昨今のジェットエンジンの著しい信頼性の向上により，180 分まで認められる機体が増加しつつあります．それにより，より直線的な航路を飛ぶことができるようになり，良���������������

好な燃費の双発機にとって大きな追い風となっています．

777-200LR����������

A340-500
超長距離機

10,000

図 18 旅客機の航続距離 3) 21) 22)

図 18 は旧ダグラス社の民間旅客機の客席数と航続距離の関係を示す図中に，最近の長距離旅客機の例を追記したものです．横軸の単位の nm(nautical mile)は

図 19 金属および複合材料の比強度，比弾性率 23)

材料中では Ti が最も比強度が高く表されています．
Steel が Ti と並ぶように表されていますが，この Steel は飛行機構造用の最高強度レベルの超高張力鋼であり，一般産業用の軟鋼であれば，Al よりも低い値になります．
斜線の四角の領域は FRM（Fiber Reinforced Metal：繊維強化金属）を示し，白抜きの四角い領域が FRP（FiberReinforced Plastic：繊維強化樹脂）で，図中，最も比強度が高く示されています．軸の目盛は対数目盛なので，金属と FRP の比強度は殆ど 1 桁違い，FRP が圧倒的に優れています．FRP の中でも CFRP は比強度，比弾性率共に優れており，飛行機の構造材料として非常に適していることがわかります．

海里であり，1 海里は 1,852m です．現在最も長距離を今後，飛行機はさらに高速化，超長距離化，高効率飛行できるのはボーイング社 B777-200LR で，航続距離化に向かって開発が進み，それらに呼応した構造材料は約 9,400 海里です．エアバス社では既に生産が終了し開発，加工技術開発が行われ，社会の発展に寄与するましたが，A340-500 で，およそ 9,000 海里です．ボーイン

ことが期待されています．

グ社 B777-200LR はシンガポール～ニューヨーク間を直通で飛行しています．しかし，東京から地球の裏側のリオデジャネイロまで無着陸で飛行するには，10,500 海里程度の航続距離を有する超長距離飛行機がなければ，実現できません．21 世紀には地球を半周するような超長距離飛行機が誕生するでしょうか．そのときには，さらに高強度，かつ軽量な構造材料が求められますが，最近注目されているカーボン・ナノ材料は実用化されているでしょうか．
６．３ 飛行機構造用材料
飛行機の構造は強度を確保しながら軽量化することとの戦いです．そこでは当然ながら低密度で高強度の材料が求められます．この軽量かつ高強度を直接表す指標として強度をその材料の密度で除した比強度が使用されています．当然ながら比強度が大きいほど，軽量高強度な材料であり，飛行機の構造材料に適しています．
図 19 には室温における金属材料と複合材料の比強度を縦軸に，比弾性率を横軸に示しています．図中の黒塗りつぶしの四角形は金属材料を示しており，金属38

参考文献
3)

久世紳二：旅客機の開発史，（社）日本航空技術協会，(2006)，32，60，57，56，3，183．
17) 佐倉潔：MRJ を世界の空へ，航空と文化，108, (2014)．
18) 山下満広，坂川 亨，武田文人，木俣文雄，子守康裕：
MRJ 尾翼桁間構造適用に向けた A-VaRTM 技術開発，三菱重工技報, 45,4, (2008)2．
19) （財)航空機国際共同開発促進基金：787 vs A350，
http://www.iadf.or.jp/8361/LIBRARY/MEDIA/H17_dou
kochosa/H17-3.pdf20) 坂田公夫，三本木茂夫：次世代高速航空機とスペースプ
レーンの開発構想と開発技術課題，溶接学会誌，59，6，(1990)428.
21) https://ja.wikipedia.org/wiki/ja.wikipedia.org/wiki/ボーイ
ング 77722) https://ja.wikipedia.org/wiki/ja.wikipedia.org/wiki/ エ ア バス A340
23) （財）日本航空技術協会：航空工学講座第 4 巻 航空機
材料，(2004)155.
注：本連載は6回に分けて掲載されております．項目，図番および参考文献は第1回から連続しています．

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